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JP6990085B2 - Rotation speed calculation device - Google Patents

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JP6990085B2 JP2017193599A JP2017193599A JP6990085B2 JP 6990085 B2 JP6990085 B2 JP 6990085B2 JP 2017193599 A JP2017193599 A JP 2017193599A JP 2017193599 A JP2017193599 A JP 2017193599A JP 6990085 B2 JP6990085 B2 JP 6990085B2
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Description

本発明は、回転速度算出装置に関する。 The present invention relates to a rotation speed calculation device.

ブラシレスモータの駆動において、ブラシレスモータの回転位相を検出するためにブラシレスモータにホールセンサが取り付けられる。ブラシレスモータにホールセンサが取り付けられる場合、電気角1周に対して1つのパルスを出力するホールセンサが、120度ずつ位相がずれた位置に3個取り付けられるのが一般的である。
ホールセンサを用いてブラシレスモータの速度制御を行う場合、ホールセンサのパルス幅を計測して速度に換算し、換算された値をブラシレスモータの速度として制御回路にフィードバックする。
In driving a brushless motor, a hall sensor is attached to the brushless motor to detect the rotational phase of the brushless motor. When a hall sensor is attached to a brushless motor, it is common that three hall sensors that output one pulse for one round of an electric angle are attached at positions that are out of phase by 120 degrees.
When the speed of the brushless motor is controlled using the Hall sensor, the pulse width of the Hall sensor is measured and converted into a speed, and the converted value is fed back to the control circuit as the speed of the brushless motor.

ホールセンサの場合、電気角1周に対して、3個のホールセンサの各々から、1つのパルスのパルス幅の情報しか得られない。そのため、ブラシレスモータが低速において駆動する場合、速度の分解能が足りずブラシレスモータが安定した速度で駆動することが困難となる。速度の分解能の不足を補うために、光学式エンコーダなどの高分解能パルスが出力されるセンサを、ホールセンサとは別に取り付けることが考えられる。しかし、光学式エンコーダの取りつけにはコストがかかる。
駆動するブラシレスモータが既知である場合に、電圧方程式を用いてブラシレスモータの回転速度を算出する技術が知られている(例えば、特許文献1)。この電圧方程式を用いてブラシレスモータの回転速度を算出する場合、ブラシレスモータのコイルに流れる電流の値及び電流の微分値が必要となる。
In the case of a Hall sensor, only the pulse width information of one pulse can be obtained from each of the three Hall sensors for one round of the electric angle. Therefore, when the brushless motor is driven at a low speed, the speed resolution is insufficient and it becomes difficult to drive the brushless motor at a stable speed. In order to make up for the lack of speed resolution, it is conceivable to install a sensor that outputs high-resolution pulses, such as an optical encoder, separately from the hall sensor. However, mounting an optical encoder is costly.
When a brushless motor to be driven is known, a technique for calculating the rotation speed of the brushless motor using a voltage equation is known (for example, Patent Document 1). When calculating the rotation speed of the brushless motor using this voltage equation, the value of the current flowing through the coil of the brushless motor and the differential value of the current are required.

特開2006-262590号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-262590

しかしながら、特許文献1に記載されるような従来技術によると、モータ電流の値を読み込む際、ノイズや電流の乱れによりモータ電流の値として誤った値を読み込みこんでしまうことを防止するために、フィルタを入れる必要がある。ところが、フィルタを入れる場合、インダクタンス及び電流の微分値から算出される電圧降下の値の誤差が大きくなってしまい、電圧方程式から算出される予測速度は実測値と合わなくなってしまう。また、ブラシレスモータの回転速度の電圧方程式を用いた算出にマイクロコンピュータ(マイコン)を用いることがある。この場合、電圧方程式に現れる電流の微分値の算出には大きな演算能力を要するため、高性能なマイコンを使用することが求められ、コストが増加してしまう。
すなわち、特許文献1に記載されるような従来技術によると、簡易な構成を用いてブラシレスモータを安定した速度において駆動できないという問題があった。
However, according to the prior art as described in Patent Document 1, when reading the value of the motor current, in order to prevent reading an erroneous value as the value of the motor current due to noise or disturbance of the current, You need to put in a filter. However, when a filter is inserted, the error of the voltage drop value calculated from the differential values of the inductance and the current becomes large, and the predicted speed calculated from the voltage equation does not match the measured value. In addition, a microcomputer may be used to calculate the rotational speed of the brushless motor using the voltage equation. In this case, since the calculation of the differential value of the current appearing in the voltage equation requires a large computing power, it is required to use a high-performance microcomputer, which increases the cost.
That is, according to the prior art as described in Patent Document 1, there is a problem that the brushless motor cannot be driven at a stable speed by using a simple configuration.

本発明の一実施形態は、ブラシレスモータの回転速度算出装置であって、前記ブラシレスモータのコイルを流れる電流の大きさを取得する電流取得部と、前記ブラシレスモータに供給される供給電圧を取得する供給電圧取得部と、前記電流取得部が取得する前記電流の大きさと、前記供給電圧取得部が取得する前記供給電圧と、前記電流の大きさと、前記供給電圧とに基づいて前記ブラシレスモータの回転速度を求める電圧方程式とに基づいて前記回転速度を算出する算出部とを備え、前記電圧方程式は、前記ブラシレスモータのコイルの巻線のインダクタンスによる電圧降下を表す項が、前記電流に比例する因子と前記ブラシレスモータの回転速度に比例する因子との積によって表される方程式である回転速度算出装置である。 One embodiment of the present invention is a rotation speed calculation device for a brushless motor, which acquires a current acquisition unit that acquires the magnitude of the current flowing through the coil of the brushless motor and a supply voltage supplied to the brushless motor. The rotation of the brushless motor based on the supply voltage acquisition unit, the magnitude of the current acquired by the current acquisition unit, the supply voltage acquired by the supply voltage acquisition unit, the magnitude of the current, and the supply voltage. It is provided with a calculation unit that calculates the rotation speed based on the voltage equation for obtaining the speed, and in the voltage equation, the term representing the voltage drop due to the inductance of the coil winding of the brushless motor is a factor proportional to the current. It is a rotation speed calculation device which is an equation expressed by the product of a factor proportional to the rotation speed of the brushless motor.

本発明の一実施形態は、上述の回転速度算出装置において、前記算出部は、前記ブラシレスモータのコイルを流れる前記電流の平均値と、前記供給電圧取得部が取得する前記供給電圧と、前記電圧方程式とに基づいて前記回転速度を算出する。 In one embodiment of the present invention, in the above-mentioned rotation speed calculation device, the calculation unit has the average value of the current flowing through the coil of the brushless motor, the supply voltage acquired by the supply voltage acquisition unit, and the voltage. The rotation speed is calculated based on the equation.

本発明の一実施形態は、上述の回転速度算出装置において、前記電圧方程式とは、前記電流に比例する因子をA、前記ブラシレスモータの回転速度に比例する因子をB、前記ブラシレスモータの回転速度をw、前記電流の大きさをi、相間抵抗をR、前記供給電圧をv、誘起電圧定数であるモータ定数をKとしたときに、 In one embodiment of the present invention, in the above-mentioned rotation speed calculation device, the voltage equation includes A as a factor proportional to the current, B as a factor proportional to the rotation speed of the brushless motor, and rotation speed of the brushless motor. W, the magnitude of the current is i, the interphase resistance is R, the supply voltage is v , and the motor constant, which is the induced voltage constant, is K.

Figure 0006990085000001
Figure 0006990085000001

によって表される方程式である。 It is an equation expressed by.

本発明の一実施形態は、上述の回転速度算出装置において、前記算出部は、前記ブラシレスモータの回転位相を検出するホールセンサの出力信号の更新が所定の時間内に生じない場合において、前記回転速度を算出する。 In one embodiment of the present invention, in the above-mentioned rotation speed calculation device, the calculation unit performs the rotation when the output signal of the Hall sensor for detecting the rotation phase of the brushless motor is not updated within a predetermined time. Calculate the speed.

本発明によれば、簡易な構成を用いてブラシレスモータを安定した速度において駆動できる回転速度算出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a rotation speed calculation device capable of driving a brushless motor at a stable speed by using a simple configuration.

本実施形態のモータ制御装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the motor control device of this embodiment. 本実施形態の低速駆動時回転速度算出部402の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive of this embodiment. 本実施形態の回転速度算出処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the rotation speed calculation process of this embodiment. 本実施形態の回転速度算出処理の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the rotation speed calculation process of this embodiment. 本実施形態の電圧方程式の算出に用いる相電流の値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the value of the phase current used for the calculation of the voltage equation of this embodiment. 本実施形態の移動平均電流とインダクタンス電圧降下との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the moving average current and the inductance voltage drop of this embodiment. 本実施形態のモータ回転数とインダクタンス電圧降下との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the motor rotation speed and the inductance voltage drop of this embodiment. 本実施形態の予測回転速度と実測値との比較の第一例を示す図である。It is a figure which shows the first example of the comparison between the predicted rotation speed and the measured value of this embodiment. 本実施形態の予測回転速度と実測値との比較の第二例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the comparison between the predicted rotation speed and the measured value of this embodiment. 本実施形態の回転速度の予測に用いたパラメータの値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the value of the parameter used for the prediction of the rotation speed of this embodiment.

[実施形態]
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態のモータ制御装置Mの構成の一例を示す図である。このモータ制御装置Mは、例えば、電動車椅子や電動シルバーカーなどの低速の駆動が要求される電動機器に備えられる。モータ制御装置Mは、バッテリ1と、インバータ2と、モータ3と、インバータ制御装置4と、電流検出部5と、電圧検出部6とを備える。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the motor control device M of the present embodiment. The motor control device M is provided in, for example, an electric device such as an electric wheelchair or an electric silver car, which is required to be driven at a low speed. The motor control device M includes a battery 1, an inverter 2, a motor 3, an inverter control device 4, a current detection unit 5, and a voltage detection unit 6.

バッテリ1は、モータ制御装置Mに直流電力を供給する。バッテリ1とは、例えば、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池などの二次電池であり、モータ制御装置Mに対して電力を供給する。なお、このバッテリ1は、二次電池に限られず、乾電池などの一次電池であってもよい。
インバータ2は、バッテリ1から供給される電力をモータ3に供給する。インバータ2は、バッテリ1から供給される直流電圧を三相交流電圧に変換し、変換した三相交流電圧をモータ3に供給する。
モータ3とは、三相ブラシレスモータである。モータ3は、不図示のロータと不図示の駆動コイルとを備える。モータ3は、駆動コイルに供給される電流によって生じる磁力と、ロータが備える永久磁石の磁力とによる吸引力又は反発力により、ロータを回転させる。
The battery 1 supplies DC power to the motor control device M. The battery 1 is, for example, a secondary battery such as a nickel-cadmium battery or a lithium-ion battery, and supplies electric power to the motor control device M. The battery 1 is not limited to a secondary battery, but may be a primary battery such as a dry battery.
The inverter 2 supplies the electric power supplied from the battery 1 to the motor 3. The inverter 2 converts the DC voltage supplied from the battery 1 into a three-phase AC voltage, and supplies the converted three-phase AC voltage to the motor 3.
The motor 3 is a three-phase brushless motor. The motor 3 includes a rotor (not shown) and a drive coil (not shown). The motor 3 rotates the rotor by an attractive force or a repulsive force generated by the magnetic force generated by the current supplied to the drive coil and the magnetic force of the permanent magnet included in the rotor.

電流検出部5は、例えばクランプメータを備えている。電流検出部5は、バッテリ1からインバータ2に供給される直流電流の大きさ(例えば、電流値)を検出する。電流検出部5は、検出した直流電流の大きさを、検出電流iとしてインバータ制御装置4に供給する。
電圧検出部6は、例えば電圧センサを備えている。電圧検出部6は、インバータ2に供給される直流電圧の大きさを検出する。電圧検出部6は、検出した直流電圧の大きさを、供給電圧vとしてインバータ制御装置4に供給する。
The current detection unit 5 includes, for example, a clamp meter. The current detection unit 5 detects the magnitude (for example, the current value) of the direct current supplied from the battery 1 to the inverter 2. The current detection unit 5 supplies the magnitude of the detected direct current to the inverter control device 4 as the detection current i.
The voltage detection unit 6 includes, for example, a voltage sensor. The voltage detection unit 6 detects the magnitude of the DC voltage supplied to the inverter 2. The voltage detection unit 6 supplies the magnitude of the detected DC voltage to the inverter control device 4 as a supply voltage v.

インバータ制御装置4は、モータ3が目標回転速度TRにおいて回転するように、インバータ2をフィードバック制御する。インバータ制御装置4は、回転速度算出部40と、インバータ駆動信号生成部41と、記憶部42とを備える。
回転速度算出部40は、モータ3の回転速度wを算出する。回転速度算出部40は、算出した回転速度wをインバータ駆動信号生成部41に供給する。回転速度算出部40は、例えばマイクロコンピュータであって、低速高速駆動切替部400と、高速駆動時回転速度算出部401と、低速駆動時回転速度算出部402とを、その機能部として備える。
低速高速駆動切替部400は、回転速度算出部40が算出する回転速度wに応じて、高速駆動時回転速度算出部401と低速駆動時回転速度算出部402とのいずれによって回転速度wを算出させるかを切り替える。
The inverter control device 4 feedback-controls the inverter 2 so that the motor 3 rotates at the target rotation speed TR. The inverter control device 4 includes a rotation speed calculation unit 40, an inverter drive signal generation unit 41, and a storage unit 42.
The rotation speed calculation unit 40 calculates the rotation speed w of the motor 3. The rotation speed calculation unit 40 supplies the calculated rotation speed w to the inverter drive signal generation unit 41. The rotation speed calculation unit 40 is, for example, a microcomputer, and includes a low-speed high-speed drive switching unit 400, a high-speed drive rotation speed calculation unit 401, and a low-speed drive rotation speed calculation unit 402 as its functional units.
The low-speed high-speed drive switching unit 400 calculates the rotation speed w by either the high-speed drive rotation speed calculation unit 401 or the low-speed drive rotation speed calculation unit 402 according to the rotation speed w calculated by the rotation speed calculation unit 40. Switch between.

高速駆動時回転速度算出部401は、モータ制御装置Mが高速駆動をしている場合に、回転速度wを算出する。ここで、モータ制御装置Mが高速駆動をしている場合とは、例えば、モータ3の回転位相を検出するホールセンサの出力信号の更新が所定の時間内に生じる場合や、回転速度wが所定の値より大きい場合である。この高速駆動時回転速度算出部401は、モータ3に取り付けられた不図示の3個のホールセンサの各々からパルスの時間間隔を取得する。高速駆動時回転速度算出部401は、取得したパルスの時間間隔からモータ3の回転速度wを算出する。 The rotation speed calculation unit 401 at high speed drive calculates the rotation speed w when the motor control device M is driving at high speed. Here, the case where the motor control device M is driven at high speed means that, for example, the output signal of the Hall sensor that detects the rotation phase of the motor 3 is updated within a predetermined time, or the rotation speed w is predetermined. If it is larger than the value of. The high-speed drive rotation speed calculation unit 401 acquires the pulse time interval from each of the three Hall sensors (not shown) attached to the motor 3. The high-speed drive rotation speed calculation unit 401 calculates the rotation speed w of the motor 3 from the time interval of the acquired pulse.

低速駆動時回転速度算出部402は、モータ制御装置Mが低速駆動をしている場合に、回転速度wを算出する。ここで、モータ制御装置Mが低速駆動をしている場合とは、例えば、モータ3の回転位相を検出するホールセンサの出力信号の更新が所定の時間内に生じない場合や、回転速度wが所定の値より小さい場合である。この低速駆動時回転速度算出部402は、後述する電圧方程式を用いて回転速度wを算出する。低速駆動時回転速度算出部402は、電流検出部5から検出電流iを取得する。低速駆動時回転速度算出部402は、電圧検出部6から供給電圧vを取得する。低速駆動時回転速度算出部402は、記憶部42から電圧方程式のパラメータを取得する。低速駆動時回転速度算出部402は、取得した検出電流iと、取得した供給電圧vと、取得したパラメータとを用いて回転速度wを電圧方程式の解として算出する。 The rotation speed calculation unit 402 at low speed drive calculates the rotation speed w when the motor control device M is driving at low speed. Here, the case where the motor control device M is driven at a low speed means that, for example, the output signal of the Hall sensor that detects the rotation phase of the motor 3 is not updated within a predetermined time, or the rotation speed w is high. This is the case when it is smaller than a predetermined value. The rotation speed calculation unit 402 at low speed drive calculates the rotation speed w using a voltage equation described later. The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving acquires the detection current i from the current detection unit 5. The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving acquires the supply voltage v from the voltage detection unit 6. The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving acquires the parameters of the voltage equation from the storage unit 42. The rotation speed calculation unit 402 at low speed drive calculates the rotation speed w as a solution of the voltage equation using the acquired detection current i, the acquired supply voltage v, and the acquired parameters.

インバータ駆動信号生成部41は、インバータ駆動信号DSを生成する。インバータ駆動信号生成部41は、生成したインバータ駆動信号DSをインバータ2に供給する。インバータ駆動信号生成部41は、不図示の操作部から目標回転速度TRを取得する。ここで目標回転速度TRとは、モータ制御装置Mがモータ3を単位時間に何回転させるように制御するか示す値である。インバータ駆動信号生成部41は、回転速度算出部40から回転速度wを取得する。インバータ駆動信号生成部41は、取得した目標回転速度TRと、取得した回転速度wとを比較する。インバータ駆動信号生成部41は、比較結果に基づいてインバータ駆動信号DSを生成する。
記憶部42には、低速駆動時回転速度算出部402が回転速度wを算出するために用いる電圧方程式のパラメータが記憶される。
ここで、図2を参照して低速駆動時回転速度算出部402の詳細を説明する。
The inverter drive signal generation unit 41 generates an inverter drive signal DS. The inverter drive signal generation unit 41 supplies the generated inverter drive signal DS to the inverter 2. The inverter drive signal generation unit 41 acquires the target rotation speed TR from an operation unit (not shown). Here, the target rotation speed TR is a value indicating how many rotations the motor 3 is controlled in a unit time by the motor control device M. The inverter drive signal generation unit 41 acquires the rotation speed w from the rotation speed calculation unit 40. The inverter drive signal generation unit 41 compares the acquired target rotation speed TR with the acquired rotation speed w. The inverter drive signal generation unit 41 generates an inverter drive signal DS based on the comparison result.
The storage unit 42 stores the parameters of the voltage equation used by the rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving to calculate the rotation speed w.
Here, the details of the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive will be described with reference to FIG.

[低速駆動時回転速度算出部402の構成]
図2は、本実施形態の低速駆動時回転速度算出部402の構成の一例を示す図である。低速駆動時回転速度算出部402は、検出電流取得部50と、移動平均電流算出部51と、供給電圧取得部52と、パラメータ取得部53と、算出部54とを備える。
検出電流取得部50は、電流検出部5から検出電流iを取得する。つまり、検出電流取得部50は、モータ3のコイルを流れる電流の大きさを取得する。検出電流取得部50は、取得した検出電流iを移動平均電流算出部51に供給する。
移動平均電流算出部51は、検出電流取得部50から検出電流iを取得する。移動平均電流算出部51は、例えば50マイクロ秒毎に検出電流iを取得する。移動平均電流算出部51は、取得した検出電流iの移動平均を算出する。移動平均電流算出部51は、検出電流iの例えば50マイクロ秒毎に、3.2ミリ秒間に相当する64回の検出に対する検出電流iについて移動平均を算出する。移動平均電流算出部51は、算出した移動平均を移動平均電流として算出部54に供給する。
供給電圧取得部52は、電圧検出部6から供給電圧vを取得する。つまり、供給電圧取得部52は、モータ3に供給される供給電圧を取得する。供給電圧取得部52は、取得した供給電圧vを算出部54に供給する。
パラメータ取得部53は、記憶部42から記憶部42に記憶されるパラメータを取得する。パラメータ取得部53は、取得したパラメータを算出部54に供給する。ここで、記憶部に記憶されるパラメータとは、相間抵抗R、モータ定数K、電流比例係数A、及びモータ速度比例係数Bである。
モータ3の電圧方程式を式(2)に示す。
[Structure of rotation speed calculation unit 402 during low-speed drive]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving according to the present embodiment. The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving includes a detection current acquisition unit 50, a moving average current calculation unit 51, a supply voltage acquisition unit 52, a parameter acquisition unit 53, and a calculation unit 54.
The detection current acquisition unit 50 acquires the detection current i from the current detection unit 5. That is, the detection current acquisition unit 50 acquires the magnitude of the current flowing through the coil of the motor 3. The detection current acquisition unit 50 supplies the acquired detection current i to the moving average current calculation unit 51.
The moving average current calculation unit 51 acquires the detection current i from the detection current acquisition unit 50. The moving average current calculation unit 51 acquires the detected current i every 50 microseconds, for example. The moving average current calculation unit 51 calculates the moving average of the acquired detected current i. The moving average current calculation unit 51 calculates a moving average for the detected current i for 64 detections corresponding to 3.2 milliseconds, for example, every 50 microseconds. The moving average current calculation unit 51 supplies the calculated moving average as a moving average current to the calculation unit 54.
The supply voltage acquisition unit 52 acquires the supply voltage v from the voltage detection unit 6. That is, the supply voltage acquisition unit 52 acquires the supply voltage supplied to the motor 3. The supply voltage acquisition unit 52 supplies the acquired supply voltage v to the calculation unit 54.
The parameter acquisition unit 53 acquires parameters stored in the storage unit 42 from the storage unit 42. The parameter acquisition unit 53 supplies the acquired parameters to the calculation unit 54. Here, the parameters stored in the storage unit are the interphase resistance R, the motor constant K, the current proportionality coefficient A, and the motor speed proportionality coefficient B.
The voltage equation of the motor 3 is shown in equation (2).

Figure 0006990085000002
Figure 0006990085000002

ここで、iaveは、移動平均電流算出部51から取得される移動平均電流である。wは算出部54が算出する回転速度wである。vは、供給電圧取得部52から取得される供給電圧vである。Rは、記憶部42から取得する相間抵抗Rである。電流比例係数Aは、モータ3の駆動コイルのインダクタンスにより生じる電圧降下のうち、この駆動コイルに流れる相電流に比例する成分の係数である。モータ速度比例係数Bは、モータ3の駆動コイルのインダクタンスにより生じる電圧降下のうち、モータ3の回転速度に比例する成分の係数である。Kはモータ定数Kである。モータ定数Kとは誘起電圧定数である。式(2)は、モータ3のコイルの巻線のインダクタンスによる電圧降下を表す項が、電流に比例する因子とモータ3の回転速度wに比例する因子との積によって表される電圧方程式である。
式(2)から式(3)が導かれる。算出部54は、式(3)を用いて回転速度wを算出する。つまり、算出部54は、検出電流iの大きさと、供給電圧vと、検出電流iの大きさと、電圧方程式とに基づいて回転速度wを算出する。ここで、検出電流iは検出電流取得部50によって取得され、供給電圧は供給電圧取得部52によって取得される。電圧方程式は、検出電流iの大きさと、供給電圧vとに基づいてモータ3の回転速度wを求める方程式である。さらに、算出部54は、モータ3のコイルを流れる電流の移動平均電流iaveと、供給電圧取得部52が取得する供給電圧vと、電圧方程式とに基づいて回転速度wを算出する。
Here, iave is a moving average current acquired from the moving average current calculation unit 51. w is the rotation speed w calculated by the calculation unit 54. v is the supply voltage v acquired from the supply voltage acquisition unit 52. R is the interphase resistance R acquired from the storage unit 42. The current proportionality coefficient A is a coefficient of a component of the voltage drop caused by the inductance of the drive coil of the motor 3 that is proportional to the phase current flowing through the drive coil. The motor speed proportional coefficient B is a coefficient of a component of the voltage drop caused by the inductance of the drive coil of the motor 3 that is proportional to the rotation speed of the motor 3. K is a motor constant K. The motor constant K is an induced voltage constant. Equation (2) is a voltage equation in which the term representing the voltage drop due to the inductance of the coil winding of the motor 3 is expressed by the product of a factor proportional to the current and a factor proportional to the rotation speed w of the motor 3. ..
Equation (3) is derived from equation (2). The calculation unit 54 calculates the rotation speed w using the equation (3). That is, the calculation unit 54 calculates the rotation speed w based on the magnitude of the detection current i, the supply voltage v, the magnitude of the detection current i, and the voltage equation. Here, the detection current i is acquired by the detection current acquisition unit 50, and the supply voltage is acquired by the supply voltage acquisition unit 52. The voltage equation is an equation for obtaining the rotation speed w of the motor 3 based on the magnitude of the detected current i and the supply voltage v. Further, the calculation unit 54 calculates the rotation speed w based on the moving average current iave of the current flowing through the coil of the motor 3, the supply voltage v acquired by the supply voltage acquisition unit 52, and the voltage equation.

Figure 0006990085000003
Figure 0006990085000003

[回転速度算出処理]
図3は、本実施形態の回転速度算出処理の一例を示す図である。図3のフローチャートに示す処理は、モータ制御装置Mの電源が入れられた場合に開始される。モータ制御装置Mの電源が入れられると、インバータ制御装置4は不図示の計時部により計時を開始する。
低速高速駆動切替部400は、所定の時間内にモータ3に取り付けられた不図示の3個のホールセンサの出力信号の更新があるか否かを判定する(ステップS100)。ここで低速高速駆動切替部400は、高速駆動時回転速度算出部401からパルスの時間間隔を取得し、取得したパルスの時間間隔から所定の時間内にホールセンサの出力信号の更新があるか否かを判定する。所定の時間とは、例えば1秒間である。低速高速駆動切替部400は、所定の時間の間にホールセンサの更新がないと判定する場合(ステップS100;NO)、低速駆動への切り替えを行う(ステップS101)。ただし、インバータ制御装置4が低速駆動を行っている場合、低速高速駆動切替部400はインバータ制御装置4に低速駆動を続けさせる。一方、低速高速駆動切替部400は、所定の時間の間にホールセンサの更新があると判定する場合(ステップS100;YES)、高速駆動への切り替えを行う(ステップS107)。ただし、インバータ制御装置4が高速駆動を行っている場合、低速高速駆動切替部400はインバータ制御装置4に高速駆動を続けさせる。
[Rotation speed calculation process]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the rotation speed calculation process of the present embodiment. The process shown in the flowchart of FIG. 3 is started when the power of the motor control device M is turned on. When the power of the motor control device M is turned on, the inverter control device 4 starts timing by a timing unit (not shown).
The low-speed high-speed drive switching unit 400 determines whether or not the output signals of the three Hall sensors (not shown) attached to the motor 3 are updated within a predetermined time (step S100). Here, the low-speed high-speed drive switching unit 400 acquires the pulse time interval from the high-speed drive rotation speed calculation unit 401, and whether or not the output signal of the Hall sensor is updated within a predetermined time from the acquired pulse time interval. Is determined. The predetermined time is, for example, one second. When the low-speed high-speed drive switching unit 400 determines that the hall sensor has not been updated within a predetermined time (step S100; NO), the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches to low-speed drive (step S101). However, when the inverter control device 4 is performing low-speed drive, the low-speed high-speed drive switching unit 400 causes the inverter control device 4 to continue low-speed drive. On the other hand, when the low-speed high-speed drive switching unit 400 determines that the hall sensor is updated within a predetermined time (step S100; YES), the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches to high-speed drive (step S107). However, when the inverter control device 4 is performing high-speed drive, the low-speed high-speed drive switching unit 400 causes the inverter control device 4 to continue high-speed drive.

低速高速駆動切替部400が低速駆動への切り替えを行った場合、低速高速駆動切替部400は、低速駆動時回転速度算出部402を動作させる。低速駆動時回転速度算出部402は、電流検出部5から検出電流iを取得する(ステップS102)。低速駆動時回転速度算出部402は、電圧検出部6から供給電圧vを取得する(ステップS103)。低速駆動時回転速度算出部402は、記憶部42からパラメータを取得する(ステップS104)。低速駆動時回転速度算出部402は、取得した検出電流iと、取得した供給電圧vと、取得したパラメータと、式(2)に示す電圧方程式とを用いて回転速度wを算出する(ステップS105)。低速駆動時回転速度算出部402では、算出部54が回転速度wを算出する。つまり、算出部54は、モータ3の回転位相を検出するホールセンサの出力信号の更新が所定の時間内に生じない場合において、回転速度wを算出する。 When the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches to low-speed drive, the low-speed high-speed drive switching unit 400 operates the low-speed drive rotation speed calculation unit 402. The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving acquires the detection current i from the current detection unit 5 (step S102). The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving acquires the supply voltage v from the voltage detection unit 6 (step S103). The rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving acquires a parameter from the storage unit 42 (step S104). The rotation speed calculation unit 402 at low speed drive calculates the rotation speed w using the acquired detection current i, the acquired supply voltage v, the acquired parameters, and the voltage equation shown in the equation (2) (step S105). ). In the rotation speed calculation unit 402 during low-speed driving, the calculation unit 54 calculates the rotation speed w. That is, the calculation unit 54 calculates the rotation speed w when the output signal of the Hall sensor that detects the rotation phase of the motor 3 is not updated within a predetermined time.

一方、低速高速駆動切替部400が高速駆動への切り替えを行った場合、低速高速駆動切替部400は、高速駆動時回転速度算出部401に動作させる。高速駆動時回転速度算出部401は、回転速度wを算出する(ステップS108)。
回転速度算出部40は算出した回転速度wをインバータ駆動信号生成部41に出力する(ステップS106)。その後、低速高速駆動切替部400はステップS100の処理を繰り返す。
On the other hand, when the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches to high-speed drive, the low-speed high-speed drive switching unit 400 is operated by the high-speed drive rotation speed calculation unit 401. The high-speed drive rotation speed calculation unit 401 calculates the rotation speed w (step S108).
The rotation speed calculation unit 40 outputs the calculated rotation speed w to the inverter drive signal generation unit 41 (step S106). After that, the low-speed high-speed drive switching unit 400 repeats the process of step S100.

なお、図3に示す処理の例では、低速高速駆動切替部400が、ホールセンサの更新があるか否かに基づいて低速駆動と高速駆動とを切り替える例について説明したが、低速高速駆動切替部400は回転速度wに基づいて低速駆動と高速駆動とを切り替えてもよい。低速高速駆動切替部400が回転速度wに基づいて低速駆動と高速駆動とを切り替える場合について、図4を参照し説明する。 In the processing example shown in FIG. 3, an example in which the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches between low-speed drive and high-speed drive based on whether or not the Hall sensor is updated has been described. However, the low-speed high-speed drive switching unit has been described. The 400 may switch between low-speed drive and high-speed drive based on the rotation speed w. A case where the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches between low-speed drive and high-speed drive based on the rotation speed w will be described with reference to FIG.

図4は、本実施形態の回転速度算出処理の変形例を示す図である。なお、ステップS201、ステップS202、ステップS203、ステップS204、ステップS205、ステップS206、ステップS207、及びステップS208の各処理は、図3におけるステップS101、ステップS102、ステップS103、ステップS104、ステップS105、ステップS106、ステップS107、及びステップS108の各処理と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the rotation speed calculation process of the present embodiment. The processes of step S201, step S202, step S203, step S204, step S205, step S206, step S207, and step S208 are the steps S101, S102, step S103, step S104, step S105, and step in FIG. Since it is the same as each process of S106, step S107, and step S108, the description thereof will be omitted.

図4のフローチャートに示す処理は、モータ制御装置Mの電源が入れられた場合に開始される。低速高速駆動切替部400は、高速駆動時回転速度算出部401または低速駆動時回転速度算出部402から回転速度wを取得する。低速高速駆動切替部400は、取得した回転速度wが所定の値以下であるか否かを判定する(ステップS200)。低速高速駆動切替部400は、回転速度wが所定の値以下であると判定する場合(ステップS200;YES)、低速駆動への切り替えを行う(ステップS201)。一方、低速高速駆動切替部400は、回転速度wが所定の値以下でないと判定する場合(ステップS200;NO)、高速駆動への切り替えを行う(ステップS207)。ただし、モータ制御装置Mの電源が入れられた直後は、低速高速駆動切替部400は予め決められた設定に基づいて低速駆動または高速駆動への切り替えをしてよい。 The process shown in the flowchart of FIG. 4 is started when the power of the motor control device M is turned on. The low-speed high-speed drive switching unit 400 acquires the rotation speed w from the high-speed drive rotation speed calculation unit 401 or the low-speed drive rotation speed calculation unit 402. The low-speed high-speed drive switching unit 400 determines whether or not the acquired rotation speed w is equal to or less than a predetermined value (step S200). When the low-speed high-speed drive switching unit 400 determines that the rotation speed w is equal to or less than a predetermined value (step S200; YES), the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches to low-speed drive (step S201). On the other hand, when the low-speed high-speed drive switching unit 400 determines that the rotation speed w is not equal to or less than a predetermined value (step S200; NO), the low-speed high-speed drive switching unit 400 switches to high-speed drive (step S207). However, immediately after the power of the motor control device M is turned on, the low-speed high-speed drive switching unit 400 may switch to low-speed drive or high-speed drive based on a predetermined setting.

[従来技術との比較]
ここで、本実施形態に係る算出部54のモータ3の回転速度wの算出方法と比較するために、従来技術においてモータの回転速度を算出する場合の電圧方程式について説明する。従来、式(4)に示す電圧方程式を用いてモータの回転速度を算出していた。
[Comparison with conventional technology]
Here, in order to compare with the method of calculating the rotation speed w of the motor 3 of the calculation unit 54 according to the present embodiment, the voltage equation when calculating the rotation speed of the motor in the prior art will be described. Conventionally, the rotation speed of the motor has been calculated using the voltage equation shown in the equation (4).

Figure 0006990085000004
Figure 0006990085000004

ここで、iはモータのコイルに流れる相電流の瞬時値である。式(4)では、モータの駆動コイルのインダクタンスにより生じる電圧降下は、相電流の微分値を含む。この微分値の算出のため、式(4)を用いてモータの回転速度を算出する場合、マイコンの処理の負荷が大きくなってしまう。また、式(4)では相電流の瞬時値を用いているため、相電流のノイズが大きい場合、算出される回転速度の誤差が大きくなってしまう。また、式(4)では、相電流の値が用いられるため、制御装置は3つの相電流の値を取得して処理を行わなくてはならず処理が重くなる。さらに、モータには相電流を検出するための3つの電流センサが取り付けられなくてはならない。 Here, i is an instantaneous value of the phase current flowing through the coil of the motor. In equation (4), the voltage drop caused by the inductance of the drive coil of the motor includes the differential value of the phase current. In order to calculate this differential value, when the rotation speed of the motor is calculated using the equation (4), the processing load of the microcomputer becomes large. Further, since the instantaneous value of the phase current is used in the equation (4), if the noise of the phase current is large, the error of the calculated rotation speed becomes large. Further, in the equation (4), since the value of the phase current is used, the control device must acquire the values of the three phase currents and perform the processing, which makes the processing heavy. In addition, the motor must be equipped with three current sensors to detect the phase current.

一方、本実施形態では、モータ3の回転速度wは、式(2)に示す電圧方程式を用いて算出される。式(2)には微分値が含まれていないため、モータ3の回転速度wを算出する際にインバータ制御装置4の処理が式(4)を用いる場合に比べて軽くなる。インバータ制御装置4は、低級なマイコンにより実現することができる。また、式(2)では、電流の瞬時値ではなく電流の移動平均が用いられているため、相電流のノイズが大きい場合でも、ノイズが回転速度wの算出結果に与える影響を軽減することができる。電流の移動平均を用いた場合、電流の瞬時値を用いた場合に比べノイズの影響を、例えば約15パーセント軽減することができる。また、式(2)では、相電流ではなく、直流電流の値である検出電流iが移動平均の算出に用いられている。直流電流の値という1つの値を用いるため、3つの相電流の値を用いる場合に比べて、処理が軽くなる。さらに、モータに3つの電流センサを取りつける代わりに、バッテリ1が供給する直流電流を検出する1つの電流検出部5を備えるだけでよい。
なお、本実施形態においては、式(2)において、電流の瞬時値ではなく電流の移動平均が用いられている場合について説明したが、低速駆動時回転速度算出部402は、電流のノイズが大きくない場合には、式(2)において電流の移動平均の代わりに電流の瞬時値を用いて回転速度wを算出してもよい。
On the other hand, in the present embodiment, the rotation speed w of the motor 3 is calculated by using the voltage equation shown in the equation (2). Since the equation (2) does not include the differential value, the processing of the inverter control device 4 when calculating the rotation speed w of the motor 3 becomes lighter than the case where the equation (4) is used. The inverter control device 4 can be realized by a low-grade microcomputer. Further, in the equation (2), since the moving average of the current is used instead of the instantaneous value of the current, it is possible to reduce the influence of the noise on the calculation result of the rotation speed w even when the noise of the phase current is large. can. When the moving average of the current is used, the influence of noise can be reduced by, for example, about 15% as compared with the case where the instantaneous value of the current is used. Further, in the equation (2), the detection current i, which is the value of the direct current, is used for calculating the moving average, not the phase current. Since one value called the DC current value is used, the processing becomes lighter than the case where three phase current values are used. Further, instead of attaching three current sensors to the motor, it is only necessary to provide one current detection unit 5 for detecting the direct current supplied by the battery 1.
In the present embodiment, the case where the moving average of the current is used instead of the instantaneous value of the current is described in the equation (2), but the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive has a large current noise. If not, the rotation speed w may be calculated by using the instantaneous value of the current instead of the moving average of the current in the equation (2).

[電圧方程式の算出]
ここまで、低速駆動時回転速度算出部402が式(3)に示す電圧方程式に基づいて回転速度wを算出する仕組みについて説明した。上述したように、式(3)は式(2)に基づいている。この式(2)を算出する方法について図5を参照して説明する。
図5は、本実施形態の電圧方程式の算出に用いる相電流の値の一例を示す図である。図5に示すグラフでは、モータ3のコイルに流れる3つの相電流IU、相電流IV、相電流IWの各々の値が時間に対して描かれている。モータ3の駆動コイルのインダクタンスにより生じる電圧降下は、電流周波数T及び相電流の振幅の大きさによって決まっていると考えられる。
まず、電流比例係数Aの導出方法について説明する。回転速度wは、電流周波数T及び極対数Pを用いて式(5)のように表すことができる。
[Calculation of voltage equation]
Up to this point, the mechanism by which the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive calculates the rotation speed w based on the voltage equation shown in the equation (3) has been described. As described above, equation (3) is based on equation (2). The method of calculating this equation (2) will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of the value of the phase current used for calculating the voltage equation of the present embodiment. In the graph shown in FIG. 5, the values of each of the three phase currents IU, phase current IV, and phase current IW flowing through the coil of the motor 3 are drawn with respect to time. It is considered that the voltage drop caused by the inductance of the drive coil of the motor 3 is determined by the magnitude of the current frequency T and the amplitude of the phase current.
First, a method for deriving the current proportionality coefficient A will be described. The rotation speed w can be expressed by the equation (5) using the current frequency T and the pole logarithm P.

Figure 0006990085000005
Figure 0006990085000005

電流周波数Tが一定である場合、移動平均電流iaveに依存する電圧降下は、周期成分が支配的である。移動平均電流iaveに依存する電圧降下は式(6)を用いて表すことができる。 When the current frequency T is constant, the voltage drop depending on the moving average current i ave is dominated by the periodic component. The voltage drop depending on the moving average current i- ave can be expressed by using Eq. (6).

Figure 0006990085000006
Figure 0006990085000006

ここで、Lはモータ3のインダクタンスLである。式(6)から電流比例係数Aは式(7)を用いて表される。 Here, L is the inductance L of the motor 3. From equation (6), the current proportionality coefficient A is expressed using equation (7).

Figure 0006990085000007
Figure 0006990085000007

次に、モータ速度比例係数Bの導出方法について説明する。モータ3のコイルには、相電流IU、相電流IV、相電流IWの各々が時間毎の位相において流れる。相電流IU、相電流IV、相電流IWのうちの時間毎の値が最も大きい相電流の値が電流一定値Iである場合、回転速度wに依存する電圧降下は、式(8)を用いて表すことができる。 Next, a method for deriving the motor speed proportional coefficient B will be described. Each of the phase current IU, the phase current IV, and the phase current IW flows in the coil of the motor 3 in the phase of each time. When the value of the phase current having the largest value for each time among the phase current IU, the phase current IV, and the phase current IW is the constant current value I, the voltage drop depending on the rotation speed w uses the equation (8). Can be expressed as.

Figure 0006990085000008
Figure 0006990085000008

したがって、式(8)からモータ速度比例係数Bは式(9)を用いて表される。 Therefore, from the equation (8), the motor speed proportional coefficient B is expressed using the equation (9).

Figure 0006990085000009
Figure 0006990085000009

モータ3の駆動コイルのインダクタンスにより生じる電圧降下は、移動平均電流iaveに依存する電圧降下と、回転速度wに依存する電圧降下との積を取り、モータ3のインダクタンスLが重複する分をインダクタンスLにより除算すると式(10)となる。 The voltage drop caused by the inductance of the drive coil of the motor 3 is the product of the voltage drop depending on the moving average current iave and the voltage drop depending on the rotation speed w, and the inductance L is the overlap of the inductance L of the motor 3. Dividing by L gives equation (10).

Figure 0006990085000010
Figure 0006990085000010

式(10)が正しいことを、シミュレーションを用いて確かめる。
図6は、本実施形態の移動平均電流とインダクタンス電圧降下との関係の一例を示す図である。図6では、回転速度wは一定値1500rpmとし、速度一定の負荷を使用し、負荷はDutyを変更した。インダクタンス電圧降下は、移動平均電流の二次関数として変化する。図6では、この二次関数を曲線C1により示している。曲線C1を直線L1により近似すると、インダクタンス電圧降下の回転速度wに対する比例定数の値は0.1561となった。この比例定数は、式(7)の電流比例係数Aに対応する。
Confirm that equation (10) is correct by using simulation.
FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the moving average current and the inductance voltage drop of the present embodiment. In FIG. 6, the rotation speed w was set to a constant value of 1500 rpm, a load with a constant speed was used, and the Duty was changed for the load. The inductance voltage drop changes as a quadratic function of the moving average current. In FIG. 6, this quadratic function is shown by the curve C1. When the curve C1 is approximated by the straight line L1, the value of the proportionality constant with respect to the rotation speed w of the inductance voltage drop is 0.1561. This proportionality constant corresponds to the current proportionality coefficient A in the equation (7).

図7は、本実施形態のモータ回転数とインダクタンス電圧降下との関係の一例を示す図である。図7では、モータ3の負荷を一定値2.3Nmとし、移動平均電流は一定値23.7アンペアとし、回転数の変更はDuty比を変更した。インダクタンス電圧降下は回転数に比例する。図7では、この比例関係を直線L2により示している。比例定数の値は0.0021となった。この比例定数は、式(9)のモータ速度比例係数Bに対応する。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the motor rotation speed and the inductance voltage drop of the present embodiment. In FIG. 7, the load of the motor 3 is set to a constant value of 2.3 Nm, the moving average current is set to a constant value of 23.7 amperes, and the duty ratio is changed by changing the rotation speed. Inductance voltage drop is proportional to rotation speed. In FIG. 7, this proportional relationship is shown by a straight line L2. The value of the proportionality constant was 0.0021. This proportionality constant corresponds to the motor speed proportional coefficient B in the equation (9).

式(3)を用いて算出される回転速度wと回転速度の実測値とを比較する。
図8は、本実施形態の予測回転速度と実測値との比較の第一例を示す図である。図8では、オープンループ制御において、Duty比を変更したときの回転速度wと、パルス幅速度による回転速度の実測値とを比較している。図8では、式(3)を用いて算出される回転速度wを点線EW1により示し、パルス幅速度による回転速度の実測値を実線MW1により示している。供給電圧vは24Vである。
モータ定数Kは、線間電圧に1.35を乗じた値である。ただし、進角となる場合はモータ定数が変化するため、線間電圧に1.35を乗じた値に進角を加えたものをモータ定数Kとしてよい。
相間抵抗Rは、相関抵抗だけでなくFETのON抵抗や配線抵抗などの影響を受けるため、相関抵抗に補正値を加えた値を相間抵抗Rとしてよい。図8に示す例では、相関抵抗の値80mΩに、補正値40mΩを加えた値を相間抵抗Rとしている。
起動時には、Dutyが所定の値以上の供給電圧がないと、モータ3は起動しない。このDutyの分をコギングトルクオフセットとして回転速度wの値を補正してよい。図8に示す例では、Dutyが3.6パーセント以上の電圧をコギングトルクオフセットとして、回転速度wの値を補正している。
式(3)を用いて算出される回転速度wと、パルス幅速度による回転速度の実測値とは、プラスマイナス50rpmの範囲において一致している。
The rotation speed w calculated using the equation (3) is compared with the measured value of the rotation speed.
FIG. 8 is a diagram showing a first example of comparison between the predicted rotation speed and the measured value of the present embodiment. In FIG. 8, in the open loop control, the rotation speed w when the duty ratio is changed and the measured value of the rotation speed by the pulse width speed are compared. In FIG. 8, the rotation speed w calculated by using the equation (3) is shown by the dotted line EW1, and the measured value of the rotation speed by the pulse width speed is shown by the solid line MW1. The supply voltage v is 24V.
The motor constant K is a value obtained by multiplying the line voltage by 1.35. However, since the motor constant changes when the advance angle is reached, the motor constant K may be the value obtained by multiplying the line voltage by 1.35 and adding the advance angle.
Since the interphase resistance R is affected not only by the correlation resistance but also by the ON resistance of the FET, the wiring resistance, and the like, the value obtained by adding the correction value to the correlation resistance may be used as the interphase resistance R. In the example shown in FIG. 8, the value obtained by adding the correction value of 40 mΩ to the value of the correlated resistance of 80 mΩ is defined as the interphase resistance R.
At the time of start-up, the motor 3 does not start up unless there is a supply voltage whose Duty is equal to or higher than a predetermined value. The value of the rotation speed w may be corrected by using this duty as the cogging torque offset. In the example shown in FIG. 8, the value of the rotation speed w is corrected by using a voltage of 3.6% or more as a cogging torque offset.
The rotation speed w calculated using the equation (3) and the measured value of the rotation speed based on the pulse width speed are in agreement in the range of plus or minus 50 rpm.

次に、同期整流を行った場合の予測回転速度と実測値との比較を行う。
図9は、本実施形態の予測回転速度と実測値との比較の第二例を示す図である。図9に示す例では、同期整流を行い、モータが無負荷の状態において、Duty比を変更したときの回転速度wと、パルス幅速度による回転速度の実測値とを比較している。図9では、式(3)を用いて算出される回転速度wを点線EW2により示し、パルス幅速度による回転速度の実測値を実線MW2により示している。式(3)を用いて算出される回転速度wと、パルス幅速度による回転速度の実測値とは一致している。
ここで図10を参照して、図9の比較に用いた各種のパラメータの値について説明する。
図10は、本実施形態の回転速度の予測に用いたパラメータの値の一例を示す図である。相間抵抗は80mΩ、回路抵抗は40mΩとし、相関抵抗の値80mΩに回路抵抗は40mΩを補正値として加えた値を相間抵抗Rとしている。電流比例係数Aとモータ速度比例係数Bとの積は、15としている。電圧補正値は512としている。モータ定数Kは、相間逆誘起電圧に1.35を乗じた値を、進角補正値を用いて補正している。ここで相間逆誘起電圧は6.3Vrms/krpmであり、進角補正値は1.01である。
Next, a comparison is made between the predicted rotation speed and the measured value when synchronous rectification is performed.
FIG. 9 is a diagram showing a second example of comparison between the predicted rotation speed and the measured value of the present embodiment. In the example shown in FIG. 9, synchronous rectification is performed, and when the motor is in a no-load state, the rotation speed w when the duty ratio is changed and the measured value of the rotation speed based on the pulse width speed are compared. In FIG. 9, the rotation speed w calculated by using the equation (3) is shown by the dotted line EW2, and the measured value of the rotation speed by the pulse width speed is shown by the solid line MW2. The rotation speed w calculated using the equation (3) and the measured value of the rotation speed based on the pulse width speed are in agreement.
Here, with reference to FIG. 10, the values of various parameters used for the comparison of FIG. 9 will be described.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the values of the parameters used for predicting the rotation speed of the present embodiment. The interphase resistance is 80 mΩ, the circuit resistance is 40 mΩ, and the interphase resistance R is the value obtained by adding the correlated resistance value of 80 mΩ and the circuit resistance of 40 mΩ as a correction value. The product of the current proportionality coefficient A and the motor speed proportionality coefficient B is 15. The voltage correction value is 512. The motor constant K is corrected by multiplying the phase-to-phase reverse induced voltage by 1.35 by using the advance angle correction value. Here, the phase-to-phase reverse induced voltage is 6.3 Vrms / kHz, and the advance correction value is 1.01.

(まとめ)
以上に説明したように、本実施形態に係る低速駆動時回転速度算出部402は、検出電流取得部50と、供給電圧取得部52と、算出部54とを備える。
検出電流取得部50は、モータ3のコイルを流れる電流の大きさを取得する。
供給電圧取得部52は、モータ3に供給される供給電圧vを取得する。
算出部54は、電流の大きさ(検出電流i)と、供給電圧vと、電流の大きさ(検出電流i)と、電圧方程式とに基づいて回転速度wを算出する。ここで、電流の大きさ(検出電流i)は検出電流取得部50が取得する。供給電圧vは供給電圧取得部52が取得する。電圧方程式は、電流の大きさ(検出電流i)と、供給電圧vとに基づいてモータ3の回転速度wを求める方程式である。また、この電圧方程式は、モータ3のコイルの巻線のインダクタンスによる電圧降下を表す項が、電流に比例する因子とモータ3の回転速度wに比例する因子との積によって表される方程式である。
この構成により、本実施形態に係る低速駆動時回転速度算出部402は、電流の微分値を算出することなく回転速度wを算出できるため、簡易な構成を用いてブラシレスモータを安定した速度において駆動できる。
(summary)
As described above, the low-speed drive rotation speed calculation unit 402 according to the present embodiment includes a detection current acquisition unit 50, a supply voltage acquisition unit 52, and a calculation unit 54.
The detection current acquisition unit 50 acquires the magnitude of the current flowing through the coil of the motor 3.
The supply voltage acquisition unit 52 acquires the supply voltage v supplied to the motor 3.
The calculation unit 54 calculates the rotation speed w based on the magnitude of the current (detection current i), the supply voltage v, the magnitude of the current (detection current i), and the voltage equation. Here, the magnitude of the current (detection current i) is acquired by the detection current acquisition unit 50. The supply voltage v is acquired by the supply voltage acquisition unit 52. The voltage equation is an equation for obtaining the rotation speed w of the motor 3 based on the magnitude of the current (detection current i) and the supply voltage v. Further, this voltage equation is an equation in which the term representing the voltage drop due to the inductance of the coil winding of the motor 3 is expressed by the product of a factor proportional to the current and a factor proportional to the rotation speed w of the motor 3. ..
With this configuration, the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive according to the present embodiment can calculate the rotation speed w without calculating the differential value of the current, so that the brushless motor is driven at a stable speed by using a simple configuration. can.

また、算出部54は、モータ3のコイルを流れる電流の移動平均電流と、供給電圧取得部52が取得する供給電圧と、電圧方程式とに基づいて回転速度wを算出する。
この構成により、本実施形態に係る低速駆動時回転速度算出部402は、電圧方程式を用いて回転速度wを算出する際に、電流のノイズが回転速度wに与える影響を軽減できるため、電流のノイズが大きい場合であっても、簡易な構成を用いてブラシレスモータを安定した速度において駆動できる。
Further, the calculation unit 54 calculates the rotation speed w based on the moving average current of the current flowing through the coil of the motor 3, the supply voltage acquired by the supply voltage acquisition unit 52, and the voltage equation.
With this configuration, the low-speed drive rotation speed calculation unit 402 according to the present embodiment can reduce the influence of current noise on the rotation speed w when calculating the rotation speed w using the voltage equation. Even when the noise is large, the brushless motor can be driven at a stable speed by using a simple configuration.

また、電圧方程式とは、電流に比例する因子をA、モータ3の回転速度に比例する因子をB、モータ3の回転速度をw、電流の大きさをi、相間抵抗をR、供給電圧をv、誘起電圧定数であるモータ定数をKとしたときに、 In the voltage equation, the factor proportional to the current is A, the factor proportional to the rotation speed of the motor 3 is B, the rotation speed of the motor 3 is w, the magnitude of the current is i, the interphase resistance is R, and the supply voltage is. v , when the motor constant, which is the induced voltage constant, is K

Figure 0006990085000011
Figure 0006990085000011

によって表される方程式である。
この構成により、本実施形態に係る低速駆動時回転速度算出部402は、電流の微分値を算出することなく回転速度wを算出できるため、簡易な構成を用いてブラシレスモータを安定した速度において駆動できる。
It is an equation expressed by.
With this configuration, the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive according to the present embodiment can calculate the rotation speed w without calculating the differential value of the current, so that the brushless motor is driven at a stable speed by using a simple configuration. can.

また、算出部54は、モータ3の回転位相を検出するホールセンサの出力信号の更新が所定の時間内に生じない場合において、回転速度wを算出する。
この構成により、本実施形態に係る低速駆動時回転速度算出部402は、低速駆動において電流の微分値を算出することなく回転速度wを算出できるため、低速駆動において簡易な構成を用いてブラシレスモータを安定した速度において駆動できる。
Further, the calculation unit 54 calculates the rotation speed w when the output signal of the Hall sensor that detects the rotation phase of the motor 3 is not updated within a predetermined time.
With this configuration, the rotation speed calculation unit 402 at low speed drive according to the present embodiment can calculate the rotation speed w without calculating the differential value of the current in low speed drive, so that the brushless motor uses a simple configuration in low speed drive. Can be driven at a stable speed.

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and may be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. can.

なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 Each of the above-mentioned devices has a computer inside. The process of each process of each of the above-mentioned devices is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer receiving the distribution may execute the program.

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions.
Further, a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.

M…モータ制御装置、1…バッテリ、2…インバータ、3…モータ、4…インバータ制御装置、5…電流検出部、6…電圧検出部、40…回転速度算出部、41…インバータ駆動信号生成部、42…記憶部、400…低速高速駆動切替部、401…高速駆動時回転速度算出部、402…低速駆動時回転速度算出部、50…検出電流取得部、51…移動平均電流算出部、52…供給電圧取得部、53…パラメータ取得部、54…算出部、i…検出電流、v…供給電圧、w…回転速度、TR…目標回転速度、DS…インバータ駆動信号、T…電流周波数、I…電流一定値、R…相間抵抗、K…モータ定数K、A…電流比例係数、B…モータ速度比例係数、P…極対数 M ... motor control device, 1 ... battery, 2 ... inverter, 3 ... motor, 4 ... inverter control device, 5 ... current detection unit, 6 ... voltage detection unit, 40 ... rotation speed calculation unit, 41 ... inverter drive signal generation unit 42 ... Storage unit, 400 ... Low speed high speed drive switching unit, 401 ... High speed drive rotation speed calculation unit, 402 ... Low speed drive rotation speed calculation unit, 50 ... Detection current acquisition unit, 51 ... Mobile average current calculation unit, 52 ... Supply voltage acquisition unit, 53 ... Parameter acquisition unit, 54 ... Calculation unit, i ... Detection current, v ... Supply voltage, w ... Rotation speed, TR ... Target rotation speed, DS ... Inverter drive signal, T ... Current frequency, I ... constant current value, R ... phase resistance, K ... motor constant K, A ... current proportional coefficient, B ... motor speed proportional coefficient, P ... pole logarithmic

Claims (4)

ブラシレスモータの回転速度算出装置であって、
前記ブラシレスモータのコイルを流れる電流の大きさを取得する電流取得部と、
前記ブラシレスモータに供給される供給電圧を取得する供給電圧取得部と、
前記電流取得部が取得する前記電流の大きさと、前記供給電圧取得部が取得する前記供給電圧と、前記電流の大きさと、前記供給電圧とに基づいて前記ブラシレスモータの回転速度を求める電圧方程式とに基づいて前記回転速度を算出する算出部と
を備え、
前記電圧方程式は、前記ブラシレスモータのコイルの巻線のインダクタンスによる電圧降下を表す項が、前記電流に比例する因子と前記ブラシレスモータの回転速度に比例する因子との積によって表される方程式である
回転速度算出装置。
It is a rotation speed calculation device for brushless motors.
A current acquisition unit that acquires the magnitude of the current flowing through the coil of the brushless motor, and
A supply voltage acquisition unit that acquires the supply voltage supplied to the brushless motor, and
A voltage equation for obtaining the rotation speed of the brushless motor based on the magnitude of the current acquired by the current acquisition unit, the supply voltage acquired by the supply voltage acquisition unit, the magnitude of the current, and the supply voltage. It is equipped with a calculation unit that calculates the rotation speed based on
The voltage equation is an equation in which the term representing the voltage drop due to the inductance of the coil winding of the brushless motor is expressed by the product of a factor proportional to the current and a factor proportional to the rotation speed of the brushless motor. Rotation speed calculation device.
前記算出部は、前記ブラシレスモータのコイルを流れる前記電流の平均値と、前記供給電圧取得部が取得する前記供給電圧と、前記電圧方程式とに基づいて前記回転速度を算出する
請求項1に記載の回転速度算出装置。
The calculation unit calculates the rotation speed based on the average value of the current flowing through the coil of the brushless motor, the supply voltage acquired by the supply voltage acquisition unit, and the voltage equation. Rotation speed calculation device.
前記電圧方程式とは、前記電流に比例する因子をA、前記ブラシレスモータの回転速度に比例する因子をB、前記ブラシレスモータの回転速度をw、前記電流の大きさをi、相間抵抗をR、前記供給電圧をv、誘起電圧定数であるモータ定数をKとしたときに、
Figure 0006990085000012
によって表される方程式である
請求項1または請求項2に記載の回転速度算出装置。
In the voltage equation, the factor proportional to the current is A, the factor proportional to the rotation speed of the brushless motor is B, the rotation speed of the brushless motor is w, the magnitude of the current is i, and the interphase resistance is R. When the supply voltage is v and the motor constant, which is the induced voltage constant, is K ,
Figure 0006990085000012
The rotation speed calculation device according to claim 1 or 2, which is an equation represented by.
前記算出部は、前記ブラシレスモータの回転位相を検出するホールセンサの出力信号の更新が所定の時間内に生じない場合において、前記回転速度を算出する
請求項1から請求項3のいずれ一項に記載の回転速度算出装置。
The calculation unit calculates any one of claims 1 to 3 when the output signal of the Hall sensor that detects the rotation phase of the brushless motor is not updated within a predetermined time. The rotation speed calculation device according to.
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